Rola jaką odgrywa olej w sprężarkowych urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych małej i średniej mocy odgrywa szczególną rolę, ponieważ jest on w stałym kontakcie z czynnikiem chłodniczym, krąży wraz z min w układzie. Podstawowym zadaniem oleju chłodniczego jest zapewnienie smarowania pomiędzy częściami współpracującymi mechanicznie i odprowadzenie ciepła powstającego na skutek tarcia tych elementów. Zapewnia on również chłodzenie silnika sprężarki.

Gospodarka olejowa

Olej do instalacji chłodniczej porywany jest przez parę czynnika chłodniczego i wraz z nim krąży w instalacji. Ponieważ olej w odróżnieniu od czynnika chłodniczego nie podlega w warunkach pracy instalacji przemianom fazowym zachodzącym w wymiennikach. Dlatego dąży się, aby ilość oleju porwanego do instalacji była jak najmniejsza. Olej porywany przez pary czynnika przy sprężaniu jest wytłaczany do skraplacza. Tam czynnik ulega skropleniu. Należy w tym momencie wspomnieć, iż każdy producent oleju udostępnia krzywe mieszalności oleju z czynnikiem chłodniczym w zależności od temperatury pracy. Olej powinien być tak dobrany w oparciu o krzywą mieszalności oleju, aby tworzył z cieczą czynnika mieszaninę. Ułatwi to dalszy transport oleju do układu i zapobiegnie nadmiernemu odkładaniu się oleju w wymienniku, co skutkowałoby pogorszeniem właściwości wymiany ciepła. Ze skraplacza mieszanina cieczy czynnika i oleju trafia do zaworu rozprężnego, skąd kolejno trafia do parownika. W parowniku podczas procesu odparowania czynnika uwalniany jest olej, przy czym w niższej temperaturze traci on jednocześnie swoją płynność. Przy zmniejszonej płynności, aby olej nie zalegał w wymienniku, konieczne jest zapewnienie odpowiedniej prędkości czynnika, aby porwał on krople oleju i przetransportował go z powrotem do sprężarki.

Obecności oleju w układzie chłodniczym unikać się nie da. Można natomiast zapewnić powrót oleju do sprężarki, dzięki zastosowaniu prawidłowych rozwiązań konstrukcyjnych umożliwiających ten proces. Rozwiązania te to prawidłowe prowadzenie rurociągów, z zachowaniem odpowiednich średnic, dzięki którym możliwe jest utrzymanie odpowiedniej prędkości czynnika. Umożliwia ona czynnikowi transport oleju w poszczególnych częściach układu.

Rys. 1. Przykład prowadzenia przewodów

Sposób prawidłowego prowadzenia rurociągów zaprezentowano na rysunku 1. Pochylnie przewodów tłocznych o 2÷3% umożliwia spływanie oleju w kierunku przepływu czynnika, uniemożliwiając cofanie się oleju na stronę tłoczą z powrotem do sprężarki przy prędkości czynnika powyżej 8 m/s. W pozycji poziomej należy prowadzić jedynie rurociągi cieczowe. Nieprawidłowe jest prowadzenie rurociągów parowych w tej pozycji. W pionowej części przewodu tłocznego wytrącanie się oleju jest ułatwione, dzięki siłom ciężkości. Przeciwdziała się temu poprzez zapewnienie większej prędkości przepływu – około 10¸15 m/s – w zależności od rodzaju czynnika chłodniczego i oleju. Dodatkowo na długich przewodach stosuje się syfony w odległości co 2¸3 m. W urządzeniach chłodniczych wyposażonych w sprężarkę o regulowanej wydajności lub w urządzeniach z kilkoma sprężarkami o dużych wydajnościach jeden przewód tłoczny pionowy jest niewystarczający podczas wykorzystywania pełnej wydajności i następowałoby dławienie przepływu. W takich przypadkach stosuje się dwa równoległe przewody tłoczne (rys. 1.). Podczas małych obciążeń czynny jest tylko jeden z nich, natomiast drugi jest w tym czasie zamknięty przez olej zebrany w specjalnie utworzonym syfonie. Natomiast przy pracy z pełną wydajnością olej z syfonu zostaje porwany i czynnik chłodniczy płynie jednocześnie przez oba przewody.

Rys. 2. Prawidłowe prowadzenie rurociągów tłocznych w urządzeniu o kilku sprężarkach: a) z kolektorem położonym poniżej sprężarek, b) z kolektorem położonym powyżej sprężarek

W urządzeniach chłodniczych wyposażonych w kilka sprężarek przewody tłoczne powinny być tak poprowadzone, aby czynnik chłodniczy skroplony w przewodzie tłocznym nie spływał podczas postoju do sprężarek i aby olej, który opuścił pracujące sprężarki nie spływał do sprężarki nie pracującej. W takim przypadku stosuje się kolektor pełniący funkcję przewodu wzbiorczego (rys. 2.).

Na wylocie z parownika (rys. 1.), za miejscem umocowania czujnika regulującego pracę elementu rozprężnego, powinien znajdować się syfon, który zamyka przepływ w trakcie postoju sprężarki. Dzięki takiemu rozwiązaniu we wnętrzu przewodu w miejscu zamocowania czujnika nie znajduje się olej, co zabezpiecza przed nieprawidłowym działaniem termostatycznego elementu rozprężnego. Jeśli przewód ssawny jest poprowadzony ze spadkiem, syfon nie jest wymagany.

W przypadku gdy parowniki podłączone są do wspólnego kolektora, przewody należy wprowadzić od góry do kolektora, a z kolektora pętlą wychodzącą od dołu do przewodu ssawnego sprężarki (rys. 3.). Taki sposób montażu wyklucza wzajemne oddziaływanie na siebie parowników połączonych szeregowo i możliwość przedostawania się do nich kropel oleju z rozpuszczonym w nich czynnikiem chłodniczym.

Rys. 3. Prawidłowe podłączenie parowaczy do kolektora

Właściwości olejów chłodniczych

(...)

Oleje mineralne

(...)

Oleje syntetyczne

(...)

Podsumowanie

Nowoczesne proekologiczne czynniki wymagają stosowania olejów właściwych dla zastosowanych w nich sprężarek przy odpowiednich warunkach pracy. Prawidłowo dobrany olej zachowujący swoje własności fizyko-chemiczne i stabilność termiczną w całym zakresie pracy urządzenia ma prawidłowe oddziaływanie na czynnik chłodniczy, zapewnia właściwy poziom smarowania sprężarki oraz pozytywnie wpływa na cyrkulację oleju w układzie i zapewnia prawidłowy jego powrót wraz z czynnikiem do sprężarki. Olej prawidłowo dobrany do warunków pracy układu i czynnika z nim współpracującego pozytywnie wpływa na kulturę pracy urządzenia i zapewnia jego bezawaryjna pracę.

Piotr BAJ
Specjalista w dziedzinie chłodnictwa i klimatyacji

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 03/2014